文/王和棟 許棋樟 黃亞志

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低壓居民抄表集中器通訊協(xié)議測試軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

文/王和棟 許棋樟 黃亞志

0　引言

隨著城市化進(jìn)程的加速及無線通訊技術(shù)的發(fā)展，我國居民的居所朝集中化方向發(fā)展。而無線通訊技術(shù)的發(fā)展為居民的用電計量工具——表計的計量數(shù)據(jù)自動化采集提供了技術(shù)基礎(chǔ)。為此，各大電力公司加大對低壓居民表計自動采集研究的投入。作為自動抄表的一部分，低壓居民抄表集中器主要的功能是采集電表的計量數(shù)據(jù)傳送至自動抄表主站系統(tǒng)。由于集中器由不同的設(shè)備供應(yīng)商提供，在設(shè)備入網(wǎng)前需針對其通訊協(xié)議傳輸報文進(jìn)行檢測，確保數(shù)據(jù)傳送的正確性和完整性。此前沒有專門針對集中器的通訊協(xié)議報文進(jìn)行測試的軟件，主要依靠測試人員使用自動抄表主站系統(tǒng)進(jìn)行測試，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)程較多，安裝不便，且該系統(tǒng)面向的是業(yè)務(wù)應(yīng)用人員，對通訊部分的測試問題定位和分析帶來很大的困難，為此，需開發(fā)一套專門針對低壓居民集中器設(shè)備通訊協(xié)議的測試軟件，提高測試的準(zhǔn)確性和效率。

基于以上情況，我們在微軟的.net平臺上開發(fā)了一套基于C/S模式的插件式低壓居民抄表集中器通訊協(xié)議測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)以C/S模式為基礎(chǔ)，通過主流的可視化開發(fā)工具，采用插件技術(shù)，使用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法開發(fā)基于多線程的單進(jìn)程系統(tǒng)軟件。針對業(yè)務(wù)需求，考慮開發(fā)的系統(tǒng)軟件易用性和面向測試人員的專業(yè)性。

1　測試軟件需求

低壓居民抄表集中器的測試由測試人員發(fā)起，通過手工方式向測試軟件發(fā)送通訊協(xié)議測試指令，由測試軟件將指令轉(zhuǎn)化成通訊協(xié)議規(guī)定的報文發(fā)送至集中器，再由集中器返回指令應(yīng)答，最終顯示在測試服務(wù)服務(wù)器上展現(xiàn)報文和分析結(jié)果。集中器設(shè)備與測試軟件通訊的報文分為：檔案參數(shù)設(shè)置、電表檔案增刪改、電表拉合閘控制、數(shù)據(jù)召讀等。測試軟件主要對通訊報文返回的及時性、正確性做初步分析，在測試完成后提供測試結(jié)論錄入、導(dǎo)出測試結(jié)論報表的功能。應(yīng)用場景如圖1所示。

圖1　測試業(yè)務(wù)場景

2　系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

框架設(shè)計是軟件設(shè)計的核心部分，決定了軟件的質(zhì)量。根據(jù)測試系統(tǒng)的應(yīng)用需求以及被測試設(shè)備的特性，系統(tǒng)主要分成三個層次：第一層為通訊層，與低壓居民抄表集中器進(jìn)行無線連接的通訊、解析報文的部分，這部分主要通訊主要通過GPRS/CDMA以及串口等與集中器保持連接狀態(tài)，當(dāng)集中器登錄至測試軟件后，由測試軟件采集集中器的數(shù)據(jù)，并將報文進(jìn)行初步的解析；第二層為調(diào)度層，任務(wù)調(diào)度的主要功能是在進(jìn)行多集中器同時測試時由測試人員從界面層或者數(shù)據(jù)庫定時任務(wù)發(fā)起指令，任務(wù)調(diào)度模塊在接收到相應(yīng)測試指令后，通過把指令組合，將指令傳送通過通訊層傳送至被測集中器，并負(fù)責(zé)將通訊返回的報文通過通訊層解析后，傳送至數(shù)據(jù)處理層；第三層為數(shù)據(jù)處理層，數(shù)據(jù)處理層包括界面展現(xiàn)及數(shù)據(jù)庫兩個部分。界面展現(xiàn)部分主要對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的展示，并提供查詢功能。數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲系統(tǒng)的參數(shù)、測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及結(jié)論等的保存和管理。系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖

3　系統(tǒng)模塊設(shè)計

根據(jù)低壓居民抄表集中器的需求，在功能上，將系統(tǒng)劃分為7大模塊，如圖3所示。

圖3　測試軟件關(guān)鍵的功能模塊

各個模塊的主要功能：

（1）系統(tǒng)管理模塊。

系統(tǒng)配置模塊包括系統(tǒng)日志的輸出路徑管理、菜單項的管理、用戶登錄賬號和密碼的管理、數(shù)據(jù)庫連接管理等。設(shè)計時考慮可視化，相比之前應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件的手工設(shè)置的方式，簡單易用。

（2）通訊資源管理模塊。

該模塊主要提供測試軟件所在服務(wù)器的一些參數(shù)的管理功能，包括IP地址、端口號、串口參數(shù)、通訊方式（GPRS/CDMA）等，由測試人員根據(jù)測試的環(huán)境設(shè)置到系統(tǒng)中。

（3）測試檔案管理模塊。

該模塊包括低壓居民抄表集中器、與集中器相級聯(lián)的配變終端的對象建立、參數(shù)設(shè)置、測試完成后的檔案刪除、終端參數(shù)的查詢功能。

（4）手工測試模塊。

手工測試模塊是測試系統(tǒng)的核心模塊，提供居民低壓抄表集中器的上行所有通訊協(xié)議的測試。由測試人員制定測試方案以后，在該模塊提供的測試功能上進(jìn)行測試，主要包括電表檔案的增刪改查、終端參數(shù)的設(shè)置、終端密碼設(shè)置等協(xié)議內(nèi)容，集中器相應(yīng)測試軟件的指令后，根據(jù)通訊協(xié)議的規(guī)定，對報文進(jìn)行解析，并判斷報文存在的問題，提供給測試人員使用。

（5）測試結(jié)論管理模塊。

該模塊根據(jù)通訊協(xié)議的每一項測試內(nèi)容的測試結(jié)果，分為通過和不通過兩個選擇，在測試人員完成測試后，在系統(tǒng)的這個功能模塊進(jìn)行測試結(jié)果的錄入和修改。提供測試結(jié)果導(dǎo)出報表功能，根據(jù)測試報告的需求，可調(diào)整導(dǎo)出報表的格式，輸出報告的結(jié)果。

（6）報文顯示模塊。

該模塊提供測試軟件與集中器之間的按照通訊協(xié)議傳輸?shù)膱笪牡恼故?，包括集中器登錄、心跳、收發(fā)任務(wù)等過程的實時報文顯示，在點擊報文時，可根據(jù)通訊協(xié)議將報文按照通訊協(xié)議的規(guī)定轉(zhuǎn)換成明文，提供給測試人員做進(jìn)一步的分析。

（7）數(shù)據(jù)查詢模塊。

該模塊提供測試的歷史記錄給測試人員備查，包括已完成測試的集中器檔案、報文、報文解析后的結(jié)果、測試結(jié)論等。

4　實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

（1）插件技術(shù)。

測試軟件使用插件技術(shù)，這樣方便開發(fā)期間的代碼管理，保持各個模塊的獨立性，為后期需求變更的維護(hù)帶來很大的方便。程序分為宿主程序及插件程序。宿主程序：構(gòu)建系統(tǒng)框架的主程序，提供各種接口和基本功能用以支持插件程序的運行。插件程序：根據(jù)系統(tǒng)框架所提供的接入標(biāo)準(zhǔn)，運行在系統(tǒng)框架上的子程序，具有一定的獨立性。

（2）.net可視化開發(fā)平臺。

.net是一個工作平臺，它是一個開發(fā)環(huán)境的基底，能夠編寫單機(jī)桌面窗口程序、web網(wǎng)頁程序，還可以生成安裝程序。特點是編寫代碼過程中，相比其他語言的開發(fā)環(huán)境，有很好的編輯，糾錯提示等功能。系統(tǒng)采用的編程語言C#是由微軟公司專門為.net平臺設(shè)計的語言，它可以讓程序員移植到.net上，且采用了幾種主流語言最優(yōu)秀的特點，并加入了其自己的特性。C#是事件驅(qū)動的，完全面向?qū)ο蟮目梢暬幊陶Z言，我們可以使用集成開發(fā)環(huán)境來編寫C#程序。使用IDE，程序員可以方便地建立、運行、測試和調(diào)試C#程序。

（3）數(shù)據(jù)庫。

軟件開發(fā)項目使用的數(shù)據(jù)庫主要有Oracle、Sybase、SQL Server等數(shù)據(jù)庫。由于測試系統(tǒng)的存儲數(shù)據(jù)量以及經(jīng)濟(jì)角度考慮，系統(tǒng)選用數(shù)Sqlsever2005。SQL Server 2005與微軟的操作系統(tǒng)有較好的兼容性。測試軟件連接數(shù)據(jù)庫采用ODBC技術(shù)，ODBC使用層次的方法來管理數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫通信結(jié)構(gòu)的每一層，對可能出現(xiàn)依賴數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品自身特性的地方，ODBC都引入一個公共接口以解決潛在的不一致性，從而很好地解決了基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用程序的相對獨立性。

5　系統(tǒng)運行

圖4　檢測軟件功能展示圖

根據(jù)以上所述的系統(tǒng)設(shè)計以及選取的技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，目前該軟件系統(tǒng)已經(jīng)正式應(yīng)用到某電網(wǎng)公司的集中器入網(wǎng)測試中，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，為該公司現(xiàn)場運行的集中器質(zhì)量提供良好的前提保障。圖4為測試軟件系統(tǒng)的截圖。

6　結(jié)語

基于.net技術(shù)開發(fā)的低壓居民抄表集中器檢測軟件，使用了主流先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行并行的開發(fā)，不但降低了開發(fā)的成本，也為電網(wǎng)公司提供了專業(yè)化的測試軟件，改變了測試人員初期使用業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行測試帶來的困難。該系統(tǒng)上線至今，運行穩(wěn)定、可靠，大大降低了測試人員定位問題，分析問題的難度，也為后期通訊協(xié)議的修訂提供了數(shù)據(jù)支撐。

作者簡介：王和棟（1984-），男，工程師，碩士研究生，任職于廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，研究方向為電能計量自動化、企業(yè)管理；許棋樟（1987-），男，助理工程師，本科，任職于廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，從事電能表檢測與研究工作；黃亞志（1985-），男，助理工程師，本科，任職于廣州粵能電力科技開發(fā)有限公司，從事電氣工程自動化與研究工作。